PLD与数字系统设计实验 旋钮开关qzg.docx

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1、PLD与与数字系系统设计计实验报报告实验二（B组）：旋转开关一实验要要求：利用Spparttan-3 SStarrterr Booardd实验板板上的旋旋转开关关，设计计一个通通过旋转转开关的的方向来来控制LLED灯灯的依次次点亮顺顺序的实实验，并并且要求求可以循循环点亮亮。二实验原原理及算算法分析析本次实验验总体上上来讲可可以分为为两大部部分来思思考：第第一部分分为由旋旋转旋钮钮的方向向决定LLED灯灯点亮的的顺序，使使实现旋旋钮向右右旋转时时LEDD灯向右右点亮，旋旋钮向左左旋转时时LEDD灯向左左点亮，这这部分的的关键在在于如何何根据电电路板的的引脚输输入判断断旋钮旋旋转的方方向；第第二

2、部分分为通过过旋转旋旋钮构建建时钟来来实现旋旋钮旋转转一格时时可循环地依依次点亮亮一个LLED灯灯，关键键在于如如何构建建实验所所需要的的时钟。1旋钮钮方向下面这幅幅图取自自Xiilinnx UUG2330 SSparrtann-3EE Sttartter Kitt Booardd Usser Guiide，是是Spaartaan-33电路板板上的旋旋钮的编编码电路路图：上页图所所示的是是旋钮旋旋转中AA、B两个引引脚的一一个状态态，实际际中旋钮钮旋转一一格使AA和B与GNDD导通的的开关（分分别记为为K1、K2）的的状态变变化（K1、K2）分别为为：向右旋转转时：（断开，断开）（闭合，断开）

3、（闭合，闭合）（断开，闭合）（断开，断开）向左旋转转时：（断开，断开）（断开，闭合）（闭合，闭合）（闭合，断开）（断开，断开）根据用户户手册中中A、B两个引引脚的UUCF文文件所述述：“NETT RROT_A LOCC = K118 | IIOSTTANDDARDD = LVTTTL | PPULLLUP;NET ROOT_BB LLOC = G188 | IOOSTAANDAARD = LLVTTTL | PUULLUUP;”Vccoo接高电电平，当当K1断开开时，AA输出为为高电平平，即输输出为“1”；当K1闭合时，A输出为低电平，即输出为“0”。对B同理可得出相同结果。可得到旋钮旋转一格

4、(A,B)状态的变化如下：向右旋转转时：(1,11)(0,1)(0,0)(0,1)(1,1)向左旋转转是：(1,11)(1,0)(0,0)(0,1)(1,1)因此可以以根据AA、B两个引引脚输入入值的变变化来判判断旋钮钮的旋转转方向，主主要依据据的状态态为状态态2和状态态4。下图为用用户手册册中的关关于旋钮钮向右旋旋转时的的A、B引脚的的电平变变化时序序图，仅仅供参考考（注：实际中中经过实实验测试试A、B两个引引脚的初初始态应应该是高高电平、高高电平）：由上图可可以看出出，引脚脚电平变变化时会会出现抖抖动现象象（实际际上按键键抖动是是机械按按键和旋旋钮的普普遍现象象）。实实验中所所用电板板的时

5、钟钟频率为为50MMHz，须使用用分频降降低频率率获得新新的更大大周期的的时钟来来避免受受到抖动动的影响响。2可循循环地依依次点亮亮LEDD灯为了得到到可通过过旋转旋旋钮构建建可实现旋旋钮旋转转一格时时可循环环地依次次点亮一一个LEED灯的的按钮的的时钟CCLK，可可以令下下一个LLED灯灯亮的动动作发生生在CLLK的上上升沿，由由1中的的分析可可知，旋旋钮旋转转一格总总共经历历五个状状态，可可以设置置CLKK初始状状态为“1”，当得到前三个状态时，改变CLK状态为“0”，当到达第四个状态时就可以对点亮LED灯的方向做出判断，当到达某一格的第五个状态（也可以看成是下一个的第一个状态）时，改变C

6、LK状态为“1”，这就得到了旋转一格控制LED点亮的时钟过一个周期的效果。根据用户户手册中中LEDD灯的UCCF文件件所述：NET LEED LOCC = F99 | IOOSTAANDAARD = LLVTTTL | SLLEW = SSLOWW | DRIIVE = 88;LED驱驱动强度度为“88”，为为高电平平点亮。所以对LLED灯灯可循环环地依次次点亮的的实现，可可以通过过控制88个LEDD灯的电平平来实现现，这个个比较简简单，代代码实现现见实验验报告“三三实验算算法及核核心代码码实现”。三实验算算法及核心代码码实现1分频频CLKK介于分频频在实际际应用中中的重要要性，在在此给出出本

7、次实实验中用用到的分分频实现现代码：inpuut cclk；inteegerr i;reg CLKK;paraametter couunt = 110_000000;alwaays ( pooseddge clkk ) begginif ( ii = coountt ) beggini = 0;CLKK =CLKK;enddelsse i = i + 11;endclk为为电路板板的500MHzz时钟，上面的的代码很很好的实实现了550M/(500M/ccounnt)HHz频率率的时钟钟。通过过合理调调节CLLK频率率即可有有效避免免抖动的的影响，如如上，实实验所用用couunt = 110_

8、000000。2旋钮钮方向判判断及得得到依次次点亮LLED灯灯的时钟钟clkk0以fiir,ssec记录ABB第二个个和第四四个状态态的值，据据此作出出判断依依据，这这里在cclk00从“0”变到到“1”放在在第三个个状态而而不放在在第四个个状态可可以避免免ordder和和clkk0上升升沿发生生竞争：alwaays ( pooseddge CLKK ) beggincasse ( aab , fiir , seec )/第第一种情情况，向向右旋转转6bb11_00_00: cllk0 = 11;6bb01_00_00: fiir = 2b011;6bb00_01_00: cllk0 = 00

9、;6bb10_01_00: beeginnsecc = 2bb10;ordder = 22b001;/LLED灯灯向右点点亮endd6bb11_01_10: beeginnfirr = 2bb00;secc = 2bb00;clkk0 = 1;endd/第第二种情情况，向向左旋转转/66b111_000_000: clkk0 = 1;6bb10_00_00: fiir = 2b100;6bb00_10_00: cllk0 = 00;6bb01_10_00: beeginnsecc = 2bb01;ordder = 22b110;/LLED灯灯向右点点亮endd6bb11_10_01: beeg

10、innfirr = 2bb00;secc = 2bb00;clkk0 = 1;enddenddcasseend3可循循环地依依次点亮亮LEDD灯利用caase语语句来实实现，如如右移：casee ( ordder ) 2bb01:/右右移casse ( teemp )8bb10000_000000: ttempp = 8bb01000_000000 ;8bb01000_000000: ttempp = 8bb00110_000000 ;8bb00110_000000: ttempp = 8bb00001_000000 ;8bb00001_000000: ttempp = 8bb00000_11

11、0000 ;8bb00000_110000: ttempp = 8bb00000_001000 ;8bb00000_001000: ttempp = 8bb00000_000100 ;8bb00000_000100: ttempp = 8bb00000_000011 ;8bb00000_000011: ttempp = 8bb10000_000000 ;enddcasse四实验结结果每向左旋旋转一格格旋钮，LED亮灯依次向左传递一个，每向右旋转一格旋钮，LED亮灯依次向右传递一个，可实现循环点亮，与期望结果一致。附1：实实验源代代码moduule rottatiion(clkk,A,B,lle

12、d);inpuut cclk,A,BB;outpput 7:0 ledd;wiree 11:0 abb;reg 1:0 firr,seec,oordeer;inteegerr i;reg CLKK,cllk0;reg 7:0 temmp;paraametter couunt = 110_000000;assiign ab = A , BB ;assiign ledd = temmp;inittiall beeginnfirr = 2bb00 ;secc = 2bb00 ;ordder = 22b000;i = 0;CLKK = 0;clkk0 = 1;temmp = 8b00000_10000

13、;end/分频频alwaays ( pooseddge clkk ) begginif ( ii = coountt ) beggini = 0;CLKK =CLKK;enddelsse i = i + 11;end/判别别旋转过过程并设设置cllk0alwaays ( pooseddge CLKK ) beggincasse ( aab , fiir , seec )/第第一种情情况，向向右旋转转6bb11_00_00: cllk0 = 11;6bb01_00_00: fiir = 2b011;6bb00_01_00: cllk0 = 00;6bb10_01_00: beeginnsecc

14、= 2bb10;ordder = 22b001;endd6bb11_01_10: beeginnfirr = 2bb00;secc = 2bb00;clkk0 = 1;endd/第第二种情情况，向向左旋转转/66b111_000_000: clkk0 = 1;6bb10_00_00: fiir = 2b100;6bb00_10_00: cllk0 = 00;6bb01_10_00: beeginnsecc = 2bb01;ordder = 22b110;endd6bb11_10_01: beeginnfirr = 2bb00;secc = 2bb00;clkk0 = 1;enddenddcas

15、seend/旋转转点亮LLED灯灯alwaays ( pooseddge clkk0 ) beeginncasse ( orrderr ) 2bb01:/右右移casse ( teemp )8bb10000_000000: ttempp = 8bb01000_000000 ;8bb01000_000000: ttempp = 8bb00110_000000 ;8bb00110_000000: ttempp = 8bb00001_000000 ;8bb00001_000000: ttempp = 8bb00000_110000 ;8bb00000_110000: ttempp = 8bb0000

16、0_001000 ;8bb00000_001000: ttempp = 8bb00000_000100 ;8bb00000_000100: ttempp = 8bb00000_000011 ;8bb00000_000011: ttempp = 8bb10000_000000 ;enddcasse2bb10:/左左移casse ( teemp )8bb00000_000011: ttempp = 8bb00000_000100 ;8bb00000_000100: ttempp = 8bb00000_001000 ;8bb00000_001000: ttempp = 8bb00000_110000

17、 ;8bb00000_110000: ttempp = 8bb00001_000000 ;8bb00001_000000: ttempp = 8bb00110_000000 ;8bb00110_000000: ttempp = 8bb01000_000000 ;8bb01000_000000: ttempp = 8bb10000_000000 ;8bb10000_000000: ttempp = 8bb00000_000011 ;enddcasseenddcasseendendmmoduule附2：引引脚分配配文件代代码NET cllk LOCC = C99 | IOOSTAANDAARD =

18、 LLVCMMOS333;NET A LOOC = KK18 | IOSSTANNDARRD = LVVTTLL | PULLLUPP;NET B LOOC = GG18 | IOSSTANNDARRD = LVVTTLL | PULLLUPP;NET leed77 LOCC = F99 | IOOSTAANDAARD = LLVTTTL | SLLEW = SSLOWW | DRIIVE = 88;NET leed66 LOCC = E99 | IOOSTAANDAARD = LLVTTTL | SLLEW = SSLOWW | DRIIVE = 88;NET leed55 LOCC = D

19、111 | IIOSTTANDDARDD = LVTTTL | SSLEWW = SLOOW | DRRIVEE = 8;NET leed44 LOCC = C111 | IIOSTTANDDARDD = LVTTTL | SSLEWW = SLOOW | DRRIVEE = 8;NET leed33 LOCC = F111 | IIOSTTANDDARDD = LVTTTL | SSLEWW = SLOOW | DRRIVEE = 8;NET leed22 LOCC = E111 | IIOSTTANDDARDD = LVTTTL | SSLEWW = SLOOW | DRRIVEE = 8;NET leed11 LOCC = E112 | IIOSTTANDDARDD = LVTTTL | SSLEWW = SLOOW | DRRIVEE = 8;NET leed00 LOCC = F112 | IIOSTTANDDARDD = LVTTTL | SSLEWW = SLOOW | DRRIVEE = 8;